便携式图像采集器的研制

在此设计的以嵌入式DSP和CPLD为核心的图像采集系统,完成了对图像传感器输出的数字信号进行采集并快速处理的功能。主要包括电源模块、DSP外围电路、数字图像处理模块和CPLD逻辑控制模块等。体积较小,成本比较低,在线编程灵活,实时性高的特点是此图像采集处理系统的最大特点,对于嵌入式系统中的经常出现的大小、轻重和成本等在实际中的瓶颈现象可以较好的解决。且文中所设计的便携式图像采集器对512K×8b以下的容量是通用的。最后的调试实验结果表明,此图像采集系统达到设计的预期目标。     

非对称单脊波导的特性计算

从矢量波函数空间的偏微分算子理论出发,给出完备的旋量波函数空间的本征函数系及电磁波基本方程组,由此推导出数学形式简洁的并矢格林函数及基于旋量波算子空间本征函数系的电磁场量,在脊波导的耦合边界上模式匹配,推导出计算公式,给出了两个分析脊波导的实例,得到主模和第一个高阶模的截止频率,非对称脊波导的电中心线偏移量.     

编码协作系统的一种功率分配算法

针对编码协作系统中源节点和中继节点只根据协作程度分配功率导致系统资源利用率较低的问题,提出了一种使用码率兼容删除卷积码(RCPC)编码的协作系统次优功率分配算法。该算法依据协作程度和信道状态信息推导出了目的节点误比特率的上限表达式,降低了该误比特率上限,得到了功率分配的次优解,从而提高了系统的资源利用率,且实现复杂度较低。仿真结果表明理论误比特率上限是一条紧界,提出的自适应功率分配(APA)算法与只考虑协作程度的平均功率分配(EPA)算法相比,在误比特率为10-2时最大可提供约4dB的信噪比增益。     

空间天文仪器中的铍镜结构优化设计分析

为了满足空间太阳望远镜的技术要求,进行了铍摆镜研制,掌握了高精度铍镜研制技术路线。光学检测面形精度RMS为0.012λ,满足技术要求。对铍摆镜结构进行优化设计改进。介绍了铍摆镜结构优化方法,用ANSYS中的APDL语言编译了摆镜结构优化程序,进行了铍摆镜结构优化。并利用Matlab软件编写了改进遗传算法组合优化程序,再次完成了铍镜结构优化,并进行了横向对比分析。结果表明:两结果都满足技术要求。以扇形孔铍摆镜为例,改进的遗传算法组合方法的优化结果(RMS,1.470E-6mm)比ANSYS零阶优化方法的优化结果(RMS,2.099E-6mm)降低了29.96%,优于铍镜检测结果,说明改进后的摆镜结构方案可行。铍镜的成功研制,为我国空间天文仪器大口径铍镜研究和应用奠定了基础。组合优化方法结合了改进遗传算法和ANSYS软件的优势,具有适应性高、优化能力强等特点,具有较好的鲁棒性,对类似工程结构或天文仪器结构优化具有一定的借鉴意义。     

STM微位移工作台的遗传神经网络控制技术

为了提高扫描隧道显微镜微位移工作台的定位精度,提出了一种基于遗传算法的神经网络PID控制方案。微位移工作台以压电陶瓷为驱动器、柔性铰链为导向机构,在分析工作原理的基础上,建立了工作台的数学模型。神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,能够在线调整网络加权值,实时改变PID控制器的系数,减小工作台的位移误差。利用遗传算法的全局搜索能力对BP网络的初始权值进行学习优化,有效消除了神经网络对初始权值敏感和容易局部收敛的缺陷,改善了控制器的控制效果。性能测试表明,12μm阶跃参考输入下的稳态误差从3.24%减小到2.55%,稳态时间从1.7 s缩短到1.1 s。     

基于能效最优准则的双跳中继网络功率分配算法

针对单天线多跳系统中的资源分配策略进行了研究,重点研究了基于能效最优的功率分配算法。所提算法以系统能效最大化为设计目标,以满足指定的系统服务质量(QoS, quality of service)为约束条件,建立了以源节点和中继节点发射功率为设计变量的数学优化模型。通过大信噪比区间近似等效,将原始的非凸优化问题转化为凸优化问题。再利用拉格朗日对偶函数凸优化算法,并借助于Lambert 函数,最终得到一种功率分配方案的闭合形式解,避免了采用交替迭代方法来求解最优化问题。相比传统以系统频谱效率最大化为目标的算法,所提算法能更好地提升系统整体能效,同时降低了功率分配算法的复杂度。     

MIMO雷达动目标检测的研究

多输入多输出（MIM0）雷达是一种新体制的雷达,与双基地雷达相比,能够较好地对切向飞行目标进行检测。针对MIMO雷达的动目标显示（MTI）特性,给出了MTI滤波器的三种设计及其结构,并导出了其相应的改善因子表达式。最后给出了仿真结果,即递归滤波器具有较好的灵活性和改善因子,同时合理进行收发布阵,能够提高改善因子,这对MIMO雷达的布阵具有一定指导意义。     

高热负荷激光介质热应力场的分析与优化研究

研究了高热负荷板状激光介质在抽运面采用常规冷却技术时,换热面积较小的上下侧面的换热强度对激光介质最高温度及最大应力的影响情况,并对热应力场进行了优化研究。结果表明,任意抽运功率下,介质的最高温度及最大应力均随侧面换热系数的变化而变化,并存在最优换热系数。与侧面采用常规冷却手段时相比,采用最优换热系数时介质的最大应力降幅高达36%。另外,对介质上下侧面进行温度控制,也可达到与控制换热系数相同的效果。     

基于互相关函数法的超声无损测温研究

生物组织的声速随温度变化明显。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法,计算超声散射回波信号的时间延迟。通过分析超声散射回波的时间延迟和组织温度的关系,提取生物组织的温度信息。实验结果表明:当以最高温度时的超声散射回波信号为基准信号时,不同温度时的超声散射回波信号与基准信号的时间延迟随着温度的降低而增大。该种处理方法可有效检测到超声散射回波信号的时间延迟随温度变化的趋势。     

农田开放环境下CO_2浓度的激光在线监测

含碳温室气体浓度增加而加剧的温室效应是气候变化的主要原因。在线监测陆地生态系统中的CO_2气体浓度并分析CO_2通量,对了解局地气候及改善环境意义重大。设计了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的开放式CO_2气体监测系统,于2010年4月在中国科学院封丘农业生态实验站进行了小麦田间CO_2浓度的实时在线监测。连续监测结果表明:主要受植被光合作用的影响,田间CO_2浓度具有明显的日变化规律,基本特点是白天浓度降低,夜间浓度升高。系统不需要气体采样、监测范围广、灵敏度高、响应时间快、调校简单,为农田环境的CO_2浓度连续监测提供了有效的光学遥测方法。